临沂金科铸造有限公司培训讲义(铁碳相图)

二、初析奥氏体的结晶 （一）初析奥氏体枝晶的凝固过程（亚共晶）
三、共晶凝固 过程7 （一）稳定系 的共晶转变
石墨先形核， 奥氏体形核， 两相组成共晶 团。
（二）石墨的 晶体结构 及片状石墨的 长大 1、石墨的晶 体结构
石墨的形态：9
1、分布特征 均匀无向性分布 2、形成条件 1）共晶成分（亚共晶） 2）冷速较慢 3、对性能的影响 好
五、碳当量和共晶度的意义及表达式
1）共晶点碳量 考虑各元素对相图中共晶点的影响后，共 晶点的实际含碳量，称为共晶点碳量。 Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)% 比较方法: > 过共晶 C% =Cc’% 共晶 < 亚共晶 例：C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12 Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)%=Cc’%=4.26%1/3(1.9+0.12)%= 4.26%-0.67%=3.59% 因为3.2% < 3.59%，所以该铸铁是亚共晶
例：C 3.4, Si 2.5 Mn 0.8 P 0.15 S 0.12 Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)%=Cc’%=4.26%1/3(2.5+0.15)%= 4.26%-0.88%=3.38% 因为3.4% > 3.38%，所以该铸铁是过共晶
2）碳当量
比较方法:
ห้องสมุดไป่ตู้
> 过共晶 CE = 4.26 共晶 < 亚共晶 例：C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12 CE = C+1/3(Si+P)%=3.2%+1/3(1.9+0.12)% = 3.2%+0.67%=3.87% 因为3.87< 4.26，所以该铸铁是亚共晶
例：C 3.4, Si 2.5 Mn 0.8 P 0.15 S 0.12 CE = C+1/3(Si+P)%=3.4%+1/3(2.5+0.12)% = 3.4%+0.88%=4.28% 因为4.28% > 4.26%，所以该铸铁是过共晶
3）共晶度
比较方法:
> Sc = 1 <
过共晶 共晶 亚共晶
第二节 铸铁的一次结晶过程 一次结晶—L→S 一、初析石墨的结晶 二、初生奥氏体的结晶 三、共晶凝固过程 铸铁的结晶经历初析、共晶及共析阶段， 所得到的各种组织的形成过程，可以归纳为 以下四个方面：初析石墨或初析奥氏体的形 成、形貌及数量，共晶凝固、共晶团以及共 晶后期组织的形成，石墨的形成及其特征， 珠光体的形成。
1、分布特征 菊花状分布 2、形成条件 1）共晶成分（比A低） 2）冷速较快 3、对性能的影响 较好
1、分布特征 板条状分布 2、形成条件 1）过共晶成分 2）冷速慢 3、对性能的影响 不好
1、分布特征 晶间无向性分布（点 状石墨） 2、形成条件 1）亚共晶成分 2）冷速快 3、对性能的影响 不好（现在观点：好）
例：C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12 Sc= C/4.26-1/3(Si+P)%=3.2%/ 4.26-1/3(1.9+0.12)% = 3.2%/4.26-0.67%= 3.2%/3.59%= 0.89 因为0.89< 1，所以该铸铁是亚共晶
例：C 3.4, Si 2.5 Mn 0.8 P 0.15 S 0.12 Sc= C/4.26-1/3(Si+P)%=3.4%/ 4.26-1/3(2.5.9+0.12)% = 3.4%/4.26-0.88%= 3.4%/3.38%=1.01 因为1.01 > 1，所以该铸铁是过共晶 例：C 2.8, Si 1.5 Mn 1.0 P 0.08 S 0.10 Sc= C/4.26-1/3(Si+P)%=2.8%/ 4.26-1/3(1.5+0.08)%= 2.8%/4.26-0.53% = 2.8%/3.73%=0.75 因为0.75 < 1，所以该铸铁是亚共晶
二、铁--碳双重相图及其分析 碳在铸铁中的存在形式： ① 固溶状态，如：铁素体，奥实体 ② 化合状态，如：Fe3C ③ 游离状态，如：G
1、各点的温度、含碳量、意义
2、各线的名称、意义
3、各面的名称、意义 1）5个单相区 2）7个两相区 3）3个三相区
石墨与渗碳体 1、石墨 2、渗碳体
第四节铸钢的一次结晶、二次结晶过程。
三、 铁碳硅 准 二 元 相 图
硅的作用： ①共晶点、E点、共析点含碳量下降。 ②共晶、共析转变出现三相区，石墨液相线随 硅量增加而显著上升，并扩大石墨液相线和共 晶反应线的温度范围。 ③共析反应起始温度和终了温度上升，共析反 应温度范围增大。 ④硅使奥氏体相区缩小 ⑤奥实体液相线和固相线温度均随硅量增加而 下降。
四、铸铁中常见元素对铁碳双重相图的影响 铸铁中除碳以外，还含有一定量的硅、 锰等合金元素，他们对铁碳双重相图的影响 各不相同。因而，在分析铸铁的实际结晶过 程及组织时，还必须考虑各元素对相图中各 临界点的影响，表1.2给出了一些元素对铁碳 双重相图各临界点的温度和成分影响的趋势。
1、各元素对相图的影响
（2）球状石墨的微观分析和结构特征
球状石墨的结构： 1、多晶体； 2、从中心向外呈辐射状发展； 3、每个放射角皆由垂直于球的径向面呈相互 平行的石墨基面堆集而成。
2、球状石墨的形成条件
3、球墨铸铁的共晶转变
球墨铸铁的转变过程： 1、石墨先形核，并单独长大成球； 2、奥氏体形核并长大，形成奥氏体环，两相 组成共晶团； 3、继续结晶主要靠新晶核不断形成并长大。
1、分布特征 晶间有向性分布 2、形成条件 1）亚共晶成分（比D低） 2）冷速较慢 3、对性能的影响 不好
1、分布特征 星状分布 2、形成条件 1）过共晶成分 2）冷速较快 3、对性能的影响 不好
3）根据石墨尺寸的大小，将它分为八级，见 表1-7。
（三）球状石墨的形成过程 （1）球墨石墨的结构 球状石墨外貌接近球形，内部呈放射状， 有明显偏光效应，其光学金相组织见图1-13。
（四）蠕虫状石墨的形成过程
（五）亚稳定系共晶转变过程
（六）磷共晶的形成
第三节 铸铁的固态相变（即二次结晶） 一、奥氏体中碳的脱溶（二次石墨的析出） 二、铸铁的共析转变 （一）形貌 （二）形核 （三）生长
三、共析转变后的转变 （一）三次石墨的析出 （二）三次渗碳体的析出 四、过冷奥氏体的中温及低温转变
4、球状石墨的形成机理 球化机理可以解释以下现象： ① 摆脱本身结构上的各向异性所造成各 向生长 ② 速度的不同，而以球状生长 ③ 多晶体，内部具有放射状结构 ④ 提高冷速有利于获得球墨 ⑤ 球化衰退现象
球化机理具有以下说法： 1）核心说 2）过冷说 3）表面能说 4）吸附说 5）位错说 6）气泡说
一、初析石墨的结晶（过共晶）
第二节 铸铁的一次结晶过程 一次结晶—L→S 一、初析石墨的结晶 二、初生奥氏体的结晶 三、共晶凝固过程 铸铁的结晶经历初析、共晶及共析阶段， 所得到的各种组织的形成过程，可以归纳为 以下四个方面：初析石墨或初析奥氏体的形 成、形貌及数量，共晶凝固、共晶团以及共 晶后期组织的形成，石墨的形成及其特征， 珠光体的形成。
第一次课: 铁碳合金双重相图， 铸铁、 铸钢的 一次结晶、 二次结晶 过程。
第一章 铸铁的结晶及组织的形成 第一节 铁—碳二重相图 铸铁中的碳可以以渗碳体的形式存在， 也可以以石墨的形式存在；这就需要认真研 究铁碳双重相图。
一、铁--碳相图的二重性 普通铸铁中虽然含有一定量的硅，但基本 上是Fe-C系合金。在Fe-C系中富碳相有石墨和 渗碳体两种存在形式，在Fe-C系相图中分别用 虚线和实线表示Fe-C(石墨)系和Fe-Fe3C系， 前者称为稳定态，后者称为介稳定态。把这两 种状态同时表现出来的相图就称为双重相图， 如图2.1所示。一般认为，冷却速度低时按FeC(石墨)系结晶，而冷却速度快时按Fe-Fe3C系 结晶。